参考资料：示波器的原理.PDF

EXP303App03Principle.doc ；2003/9/5 ；1/1 參考資料 ：示波器的原理 示波器(oscilloscope)是實驗室中不可或缺的基本儀器。無論物理學、化學、 工程或醫學上 ，任何訊號只要能轉變成電子訊號 ，大都可用示波器來顯示。本 實驗介紹最簡單型的示波器，其內部結構主要為陰極射線管(CRT)及相關的電 子線路和附件所組成。 陰極射線管是示波器、電視機和許多電子儀器的主體，其基本結構如圖 1 所示。CRT 的主體為一玻璃管，管內抽真空以避免電子束和空氣粒子碰撞。圖 1 中，利用燈絲(8)加熱陰極(9)使電子脫離陰極表面 ，然後 ，電子受電位較陰極 高V 的加速陽極(accelerating anode)(3)吸引而向右運動。聚焦陽極(2)具有聚焦 1 作用 ，目的在使電子到達螢光幕上的同一位置。控制柵極(1)可控制電子束之流 量，即控制電子打在螢光幕上的亮度(intensity) 。 圖1 陰極射線管的結構：(1)控制柵極 (2)聚焦陽 極 (3)加速陽極(4)水平偏折板(X 板) (5)垂直 偏折板(Y 板) (6)電子束 (7)螢光幕 (8)加熱 燈絲 (9)陰極 (10)電子鎗(即(8)(9)(1)(2)及(3) 之合稱) 。 在電子經過的路途上 ，有兩對偏折板 ， X 板(4)和Y 板(5) 。如果偏折板間 不加偏折電場 ，則電子沿著Z 方向做直線運動，而在螢光幕上中央位置產生亮 點。由於加速陽極的電位比陰極電位高Ｖ1 ，電子穿過陽極(通常為中空的圓柱) 後，在Z 方向之速度為 2eV V 1 ( 1) Z m 其中e 為電子的荷電量 ( 1.60 x 1O-19 C ) ； m 為電子質量( 9.11 ×10－31 ㎏ ) ；V 1 的單位為伏特(V) ； V 的單位為 m/sec 。 Z 圖2 電子在與初速度垂直之電場中的偏折 ~1~ EXP303App03Principle.doc ；2003/9/5 ；2/2 如果在垂直偏折板( Y 板)上施一個固定電位差Ｖ ，則兩板之間的電場強 2 度為E V / d ，d 為兩板之間的距離。當電子從Y 板間通過時 ，受電場作用而 2 有垂直方向加速度a eE / m ，此加速度使電子往Y 方向偏折，如圖2 所示。 y 電子離開偏折板後不再受力而做等速直線運動。因此 ，在螢光幕上亮點位置向 Y 方向偏折的距離y 為: L 2D +L V 2 y   (2) 2d  2  V 1 其中L 為Y 板之長度，D 為Y 板後緣到螢光幕的距離。 如果在Y 偏折板上加一個未知電壓，觀察y 方向的位移，